Molekylær og cellulær karakterisering av hjertevev i postnatal utvikling

Ekstrapolering av farmakologiske og kirurgiske terapier fra voksne (AD) studier til spedbarn (INF) pasienter er problematisk fordi kunnskapen om cellulær elektrofysiologi og molekylærbiologi av humane INF hjerteceller er begrenset. Forskerne har studert utviklingsforskjeller i ventrikkelceller fra kanin og utvider nå disse studiene til atrie- og ventrikkelceller isolert fra AD, unge voksne (YAD) eller INF-pasienter.

Studiemålene er som følger:

1. Utviklingsforskjeller i forbigående utadgående strøm av atrieceller. Etterforskere vil utvide studiene til isolerte celler og vev fra YADs (alder 14-20). I tillegg er flere andre ekstra beta-underenheter funnet i hjertemyocytter og kan samhandle med Kv-kanaler og regulere funksjonen til disse kanalene. Studieteamet vil bestemme relative mengder av disse antatte regulatorene av human atrial Ito for å bestemme hvilke som korrelerer med utviklingsendringer i Ito-kinetikk.
2. Utviklingsforskjeller i amplitude og regulering av kalsiumstrøm i atrieceller. Etterforskere antar at INF atrieceller har tonisk inhibering av adenylylsyklase (og dermed av ICa) mediert av hemmende G-proteiner, muligens relatert til konstitutiv aktivitet av adenosin A1-reseptoren, og som sammenlignet med AD- eller YAD-celler har større følsomhet for inhibitorer. av fosfataser og fosfodiesteraser, og at utviklingsendringer i basal ICa-amplitude og betasympatisk modulering korrelerer med hemmende G-proteinnivåer, reseptorantall for M2- og A1-reseptorer og konstitutiv hemmende aktivitet.
3. Modulering av atriecelle-kalsiumtransienter ved endringer i AP-bølgeform og utviklingsalder. Studieteamet vil teste hypotesen om at forlengelse av den tidlige repolariseringsfasen av etterpotensialet (AP) øker Ca2+-inngang og at YAD-celler har raskere fjerning av Ca2+ fra cytoplasma enn INF-celler og vil avgjøre om Na-Ca2+-utvekslingsstrømmen (INCX) ) er større i INF vs. AD- eller YAD-celler.
4. Utviklingsforskjeller i Ca-strøm og transienter og kontraktilitet i ventrikulære celler. Etterforskere foreslår at INF-celler og -vev har lavere basal ICa, lavere styrke for Isoproterenol-stimulering, høyere nivåer av Gialpha3- og A1-reseptorer, større hemmende styrke for adenosin og tonisk hemming av ICa. Vi foreslår også at YAD-cellene har lavere nivåer av NCX og lavere INCX, høyere nivåer av SERCA og raskere fjerning av Ca2+ fra cytoplasmaet. Tidligere dyrestudier har indikert ulike utviklingsendringer i hjerteceller. Vi vil spesifikt studere humane postnatale utviklingsendringer i Ito, regulering av ICa og intracellulære Ca2+ transienter.
5. Strukturell, funksjonell og metabolsk modning av hPSC-CM-er. Etterforskere foreslår at kombinasjoner av 3D-hjertesfærer med flere miljøsignaler for å forbedre mitokondriell fettsyreoksidasjonsvei (FAO eller beta-oksidasjon) vil fremme funksjonell og metabolsk modning av hPSC-CM og generere en mer klinisk relevant modell. bruke vevsteknikk kombinert med farmakologiske midler for å regulere signaler som er involvert i FAO-metabolisme og passende vekstfaktor og hormonell signalering som etterligner mikromiljøet for modning av CM.